Đá thật thường cho cảm giác mát hơn nhựa khi chạm vào, và thạch anh thường mát hơn thuỷ tinh một chút; nhưng cảm giác lạnh chỉ đủ tin cậy để gạch nhựa và resin, không đủ để khẳng định một viên đá là tự nhiên. Nguyên nhân là độ dẫn nhiệt: vật liệu nào kéo nhiệt khỏi da nhanh hơn thì cảm giác lạnh hơn, dù nó có cùng nhiệt độ với không khí trong phòng.
Phép thử này phổ biến vì không cần dụng cụ, và cũng vì thế mà bị dùng quá tay. Bài giải thích vì sao có cảm giác lạnh, cách làm phép thử có đối chứng để bớt chủ quan, những yếu tố làm sai kết quả, và chính xác thì nó gạch được những gì.
Vì sao cùng nhiệt độ mà chạm vào lại thấy lạnh khác nhau
Để trong cùng một căn phòng đủ lâu, chiếc vòng đá, hạt nhựa và mặt bàn gỗ đều có cùng nhiệt độ với không khí. Thứ da cảm nhận không phải nhiệt độ của vật, mà là tốc độ nhiệt từ da truyền sang vật. Da người ấm hơn nhiệt độ phòng, nên khi chạm vào một vật dẫn nhiệt tốt, nhiệt từ da bị kéo đi nhanh, đầu dây thần kinh báo "lạnh".
Trong khoa học vật liệu, cảm giác này gắn với hai đại lượng: độ dẫn nhiệt và khả năng hấp thu nhiệt của vật liệu. Kim loại dẫn nhiệt rất tốt nên chạm vào thanh sắt thấy buốt. Thạch anh dạng tinh thể dẫn nhiệt kém kim loại nhiều nhưng vẫn tốt hơn thuỷ tinh vài lần. Nhựa và resin dẫn nhiệt rất kém, nên chạm vào gần như không thấy mát.
Một điều thú vị là cảm giác lạnh chỉ kéo dài trong vài giây đầu. Khi bề mặt tiếp xúc nóng lên gần bằng da, cảm giác khác biệt biến mất. Vì vậy phép thử chạm phải làm nhanh và so sánh ngay, không thể cầm nắm lâu rồi mới đánh giá.
Độ dẫn nhiệt tương đối của vật liệu hay gặp
Các con số trong tài liệu vật liệu học thay đổi theo nguồn và theo hướng tinh thể, nên bảng chỉ nêu thứ hạng tương đối để bạn hình dung khoảng cách giữa các nhóm.
| Vật liệu | Dẫn nhiệt so với nhau | Cảm giác khi chạm |
|---|---|---|
| Đồng, bạc, nhôm | Cao hơn đá hàng chục đến hàng trăm lần | Buốt lạnh rõ |
| Thạch anh tinh thể | Cao hơn thuỷ tinh vài lần | Mát rõ, giữ mát vài giây |
| Thuỷ tinh, obsidian | Trung bình | Mát, nhưng ấm lên nhanh hơn thạch anh |
| Gỗ, giấy | Thấp | Ấm, trung tính |
| Nhựa, resin, acrylic | Rất thấp | Gần như không mát, ấm nhanh |
Khoảng cách lớn nhất nằm giữa nhóm đá, thuỷ tinh và nhóm nhựa. Khoảng cách giữa thạch anh và thuỷ tinh có thật nhưng nhỏ hơn nhiều, và nằm gần ngưỡng cảm nhận của tay người. Điều này giải thích vì sao phép thử chạm gạch nhựa khá tốt nhưng phân biệt đá với thuỷ tinh thì không đáng tin.
Làm phép thử chạm có đối chứng
Chạm một vật duy nhất rồi phán "lạnh" là kết luận theo trí nhớ. Muốn có ý nghĩa, phải có vật so sánh và làm trong cùng điều kiện.
- Chuẩn bị ít nhất hai vật mẫu đã biết chắc: một viên bi ve hoặc hạt thuỷ tinh, và một hạt nhựa. Nếu có thêm một mẩu thạch anh chắc chắn là thật thì càng tốt.
- Để tất cả, gồm cả món cần kiểm, nằm cạnh nhau trên bàn ít nhất mười lăm phút, tránh nắng và gió điều hoà, để cùng nhiệt độ.
- Rửa tay, lau khô, nghỉ một chút cho tay không còn ấm hay lạnh bất thường.
- Dùng một vùng da nhạy như mu ngón tay, môi hoặc gò má, chạm lần lượt từng vật trong vài giây, theo thứ tự ngẫu nhiên.
- Nếu được, nhờ người khác xếp vật mà bạn không nhìn thấy, để tránh việc đã biết trước món nào "phải" lạnh.
- Ghi lại thứ tự cảm nhận từ mát nhất đến ấm nhất, lặp lại hai lần nữa sau khi để các vật nghỉ.
Nếu món cần kiểm luôn đứng cùng nhóm với hạt nhựa, đó là dấu hiệu khá rõ của nhựa hoặc resin. Nếu nó đứng cùng nhóm thuỷ tinh hay thạch anh, phép thử này đã làm xong phần việc của mình và bạn cần chuyển sang kính lúp, tỉ trọng hoặc kính phân cực.
Những yếu tố làm phép thử chạm sai
Kích thước vật. Hạt nhỏ chứa ít nhiệt nên nóng lên gần bằng da chỉ sau tích tắc, cảm giác mát rất ngắn. So một hạt 6 milimét với một quả cầu 5 xăng ti mét là so hai thứ không cùng hệ quy chiếu.
Vật vừa được đeo hoặc cầm. Chiếc vòng vừa tháo khỏi cổ tay đã ấm theo thân nhiệt; phải để nó nghỉ đủ lâu mới chạm thử.
Nguồn nhiệt quanh đó. Món nằm gần cửa sổ có nắng, gần máy tính hay dưới đèn quầy sẽ ấm hơn món còn lại, đủ để đảo ngược cảm nhận.
Lớp phủ trên bề mặt. Đá phủ màu ánh kim, đá phủ sáp hay đánh bóng bằng dầu có lớp mỏng ngoài cùng ảnh hưởng nhẹ tới cảm nhận ban đầu.
Kỳ vọng của người thử. Đây là yếu tố lớn nhất. Khi đã tin món đồ là thật, não dễ "cảm" ra độ mát. Thử mù, tức không nhìn món đang chạm, là cách đơn giản nhất để giảm sai lệch này.
Phép hà hơi lên mặt đá: cùng nguyên lý, cùng giới hạn
Một biến thể hay được truyền tai là hà hơi lên mặt đá rồi xem hơi nước tan nhanh hay chậm. Hơi thở ấm và ẩm gặp bề mặt mát thì ngưng thành lớp sương mờ. Vật liệu dẫn nhiệt tốt kéo nhiệt đi nhanh, sau đó cũng hồi nhiệt nhanh, làm sương tan sớm hơn. Trên thạch anh, lớp sương thường tan nhanh hơn trên thuỷ tinh và nhanh hơn hẳn trên nhựa.
Phép này có cùng giới hạn với phép chạm. Kết quả phụ thuộc kích thước vật, độ nhẵn bề mặt, độ ẩm không khí, lượng hơi thở mỗi lần. Ở những ngày nồm ẩm miền Bắc, mặt mọi vật đều đọng nước, phép hà hơi gần như không đọc được.
Nếu muốn thử, hãy làm như phép chạm: có vật đối chứng cùng kích cỡ, cùng nhiệt độ, hà hơi lần lượt và đếm số giây tới khi mặt trong trở lại. Ba lần lặp mà món cần kiểm luôn tan chậm như hạt nhựa thì đó là thông tin có ích; còn chênh vài nhịp đếm với thuỷ tinh thì không nên rút ra kết luận gì.
Thạch anh và thuỷ tinh: khác biệt có thật nhưng mong manh
Người bán hay nói "thạch anh lạnh hơn thuỷ tinh, sờ là biết". Về vật lý, câu này có cơ sở: thạch anh là tinh thể có các nguyên tử xếp đều đặn, dao động mạng tinh thể truyền nhiệt hiệu quả hơn trong cấu trúc vô định hình của thuỷ tinh. Tài liệu vật liệu học ghi độ dẫn nhiệt của thạch anh cao hơn thuỷ tinh thông thường vài lần, và còn khác nhau tuỳ hướng so với trục tinh thể.
Nhưng "vài lần" trong độ dẫn nhiệt không có nghĩa là cảm giác lạnh gấp vài lần. Cảm giác chạm phụ thuộc cả nhiệt dung, kích thước vật, độ dày lớp da và trạng thái của tay. Với hai hạt nhỏ, chênh lệch cảm nhận chỉ kéo dài một hai giây và rất dễ bị lấn át bởi các yếu tố khác. Người làm đá lâu năm có thể nhận ra khi so hai vật cùng cỡ đặt cạnh nhau; người mới gần như không.
Thêm một điểm nữa: mã não và các loại chalcedony là thạch anh dạng vi tinh, cấu trúc gồm vô số sợi rất nhỏ xen lỗ rỗng vi mô, nên cảm giác chạm không nhất thiết giống thạch anh đơn tinh thể. Đem cảm giác của quả cầu thạch anh trắng ra áp cho vòng mã não là so sai đối tượng.
Phép thử chạm gợi ý nghi ngờ thì làm gì tiếp
Khi món đồ có cảm giác ấm như nhựa, hoặc kết quả không rõ, đừng dừng ở đó. Chuyển sang các phép cho thông tin khách quan hơn theo thứ tự sau.
- Soi kính lúp 10x tìm bọt khí, vân xoáy, đường khuôn, bề mặt mềm có vết lõm, những dấu hiệu thường đi cùng nhựa và thuỷ tinh đúc.
- Cân trên tay hai vật cùng cỡ: nhựa nhẹ hẳn, sự khác biệt này đáng tin hơn cảm giác lạnh.
- Nếu có cân 0,01 gam và đá không xốp, đo tỉ trọng bằng cân thuỷ tĩnh; con số dưới 1,5 gần như khẳng định nhựa hoặc resin.
- Nếu đá trong suốt, đặt giữa hai tấm lọc phân cực để xem đơn khúc xạ hay lưỡng khúc xạ.
- Ghi kết quả từng phép vào hồ sơ món đồ, rồi mới trao đổi với người bán hoặc quyết định đem giám định.
Thứ tự này đi từ phép rẻ đến phép tốn công, đúng với cách người làm nghề vẫn làm khi gặp một món lạ. Phép thử chạm đứng ở đầu danh sách không phải vì nó chính xác, mà vì nó nhanh và không tốn gì; vai trò của nó là gợi ý nên kiểm gì tiếp.
Phép thử lạnh gạch được gì và không gạch được gì
Tóm lược phạm vi của phép thử giúp tránh việc dùng nó để trả lời những câu hỏi nằm ngoài khả năng.
- Gạch được khá tốt: nhựa, resin, acrylic giả đá, hạt nhựa phủ màu; khi so với vật đối chứng cùng cỡ, sự khác biệt rất rõ.
- Gạch được một phần: đá ép có tỉ lệ keo cao, cảm giác thường ấm hơn đá nguyên khối cùng loại, nhưng còn tuỳ tỉ lệ pha trộn.
- Không gạch được: thuỷ tinh giả thạch anh khi không có đối chứng thạch anh thật bên cạnh; obsidian và thuỷ tinh đen nhân tạo, vì cả hai đều là thuỷ tinh.
- Hoàn toàn không trả lời: thạch anh tự nhiên hay thạch anh nuôi; đá có qua nung, nhuộm hay không. Những câu này không liên quan gì tới độ dẫn nhiệt.
- Không dùng cho: đá có lõi kim loại, đá gắn khung kim loại, đá trong hộp hay sau lớp kính trưng bày.
Câu "đá thật luôn mát lạnh" vì thế chỉ đúng một nửa: đá thật mát hơn nhựa. Phần còn lại của câu hỏi thật giả cần đến các phép thử khác, và đôi khi cần phòng giám định.
Câu hỏi thường gặp
Đeo vòng đá lâu thấy không còn mát nữa, có phải đá giả không?
Không. Mọi vật liệu đeo sát da đều ấm lên tới gần thân nhiệt sau ít phút, đá thật cũng vậy. Cảm giác mát chỉ có khi chạm một vật đang ở nhiệt độ phòng. Vòng đeo lâu ấm lên là hiện tượng vật lý bình thường, không nói gì về chất liệu.
Bút thử kim cương có dùng thử thạch anh được không?
Bút thử loại đo nhiệt được thiết kế để nhận ra độ dẫn nhiệt rất cao của kim cương. Thạch anh, thuỷ tinh và đa số đá phong thủy đều cho kết quả ở vùng thấp như nhau, nên bút không phân biệt được chúng. Dùng bút cho mục đích này dễ cho cảm giác yên tâm sai.
Đá để trong tủ lạnh rồi lấy ra chạm thử có chính xác hơn không?
Không. Làm lạnh vật làm mọi thứ đều lạnh buốt, che mất khác biệt về độ dẫn nhiệt. Hơn nữa, thay đổi nhiệt độ đột ngột có thể làm đá có vết nứt sẵn bị nứt lan. Phép thử chỉ có nghĩa khi mọi vật đều ở cùng nhiệt độ phòng.
Tại sao hai hạt trong cùng một chuỗi lại cảm giác khác nhau?
Có thể do kích thước hạt khác nhau, do vị trí một hạt vừa áp vào da, hoặc đơn giản là cảm giác của tay không ổn định. Cũng có trường hợp chuỗi pha trộn hạt đá và hạt thuỷ tinh hay nhựa. Nếu nghi pha trộn, hãy soi kính lúp từng hạt.
Có máy đo nhiệt cầm tay nào giúp thử chính xác hơn tay không?
Súng đo nhiệt hồng ngoại đo nhiệt độ bề mặt, mà mọi vật để trong phòng đều cùng nhiệt độ, nên nó không giúp phân biệt. Máy đo độ dẫn nhiệt chuyên dụng có trong phòng thí nghiệm vật liệu, nhưng không phải thiết bị giám định đá phổ biến.